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不可思议!小老鼠居然可以这样隔空撩妹

黑猫尼诺 科学大院 2020-10-16

靠什么吸引异性?对于人类来说,这可是个麻烦的问题。在刚刚过去的情人节,肯定有人挖空心思送上礼物,最后还是得不到他/她的欢心。


相较之下,在小鼠的世界里,事情就简单多了。雄鼠吸引雌鼠竟然靠的是——尿液?


图片来源:veer图库

 

是什么在吸引雌鼠

 

在自然界里,许多动物会通过留下自己的味道来吸引异性。最常见的就是人们遛狗的时候,狗狗们不停地在地上嗅闻和撒尿做标记。它们就是在通过尿液标记的方式来传递个体的信息。因为尿液中含有大量的被称为信息素(pheromone,费洛蒙)的化学物质,通过嗅闻这些物质,动物能判断出对方的性别,年龄,物种等信息。


在小鼠的社会中,尿液同样被广泛使用于信息传递。早年间的研究已经发现,雌鼠会被雄鼠留下的尿液痕迹所吸引。相比于雌鼠的尿液,雌鼠更喜欢在雄鼠的尿液旁边逗留。即便这个雄鼠尿液标记被清除了,雌鼠仍然记得住这个曾经让她着迷的地方,并且久久不愿离去。但是,在雄鼠尿液中,具体是什么特殊的物质在吸引着雌鼠?


2010年,来自英国利物浦大学的Jane Hurst研究团队发现,雄性小鼠尿液中的一种蛋白(Mup20)对于雌鼠有着显著的吸引作用,促使雌鼠产生偏好。不知是不是由于Hurst教授被小说《傲慢与偏见》中的男主-达西(Darcy)深深吸引,她给这个蛋白(Mup20)取了个艺名—Darcin(为了区别于“达西”,我们翻译为“达辛”)。


为了寻找这一特殊物质,Hurst实验室首先把雄鼠尿液中的蛋白分离为低质量组分和高质量组分,用两个组分分别去给雌鼠接触作为刺激,每次的实验使用雌鼠的尿液作为对照。统计雌鼠在不同刺激物旁边停留的时间(见实验示意图)。


实验示意图(图片来源:作者绘制)


结果发现,和雌鼠尿液相比,只有高质量组分的雄鼠尿液蛋白明显能吸引雌鼠,使它们花更多的时间停留在高组分这边,低组分却没有这样的效果。这说明这种特殊的成分就隐藏在高组分里。通过继续缩小排查范围的方式,他们对高组分进行分类排查。最后发现,分离出的达辛(Mup20)蛋白特异性表达在雄鼠尿液中(雌鼠尿液几乎没有),并且能强烈吸引雌鼠。这几乎可以断定就是“达辛”了。


根据以前的研究,“达辛”有个特性,它在尿液中会结合其他的小分子化合物,所以通过实验分离出来的达辛蛋白并不纯净,不能确定纯净的达辛是否能吸引雌鼠。为了排除小分子化合物的干扰,研究人员利用基因重组的方法让细菌来生产纯净的“达辛”。作为对照,他们利用相同的方式生产了另外两种尿液蛋白。最后发现,只有纯净的“达辛”能强烈吸引雌鼠,另外两种蛋白则没有这样的效果。铁一样的事实说明,就是“达辛”!


(图片来源:作者提供)


“达辛”是如何吸引雌鼠的?


雌鼠是如何被雄鼠尿液中的“达辛”蛋白吸引的,这一行为现象背后的大脑运转机制引起神经科学家的兴趣。最近,Hurst实验室联合美国哥伦比亚大学的实验室在著名期刊《自然》发表文章,初步解析了雌鼠大脑中响应 ‘达辛’刺激并产生相应行为的神经环路基础。


在小鼠大脑里的嗅觉信号传输系统中,犂鼻器(VNO)主要负责探测收集不挥发的物质信号(包括尿液中蛋白),它将收集到的将信号传递到副嗅球(AOB)中,进而再传递到包括内侧杏仁核(MeA)等脑区。这就好比是家里的水管上各个阀门一样,一级接一级控制信号(见嗅觉信息大致流向图)。达辛作为一个不挥发的蛋白,也极有可能通过这条通路被雌鼠大脑处理。


嗅觉信息大致流向(图片来源:作者绘制)


为了探索在上述行为学过程中雌鼠大脑的神经环路的机制,科研团队首先重复了“达辛”吸引雌鼠的实验,结果和之前如出一辙,雌鼠偏好于含有“达辛”蛋白的洞口。有趣的是,他们发现雌鼠在实验中还会在含有达辛的洞口旁边留下自己的尿液并且几乎同时发出超声。即便是在洞口撤去“达辛”之后,同样的现象仍然能被观察到。这说明雌鼠记住了曾经含有“达辛”洞口的位置。留下尿液和发出超声的行为可能意味着雌鼠想要见到雄鼠的意愿。


“达辛”是如何影响小鼠的大脑的?首先,研究人员抑制副嗅球(AOB)的神经细胞的时候,发现达辛再也不能吸引雌鼠,雌鼠留下尿液和发出超声的现象也随之消失。接着是对下一级内侧杏仁核(MeA)的操纵。通过遗传学等手段,研究者特异标记了对“达辛”有反应的内侧杏仁核细胞。当抑制这些细胞的时候,达辛同样不能诱导出雌鼠相应的行为。这些实验结果明确地说明了副嗅球和内侧杏仁核是控制大脑传递“达辛”信号的重要阀门。


然而“达辛”不是对所有的雌鼠都有效果,研究发现处于哺乳期的雌鼠对“达辛”并不感兴趣。不同于一般的雌鼠,“达辛”能激活哺乳期的雌鼠大脑中副嗅球的细胞,却很难激活内侧杏仁核的细胞。很有可能哺乳期的状态抑制了内侧杏仁核细胞对“达辛”的响应。


也许生活的重担使她们失去了生活的激情。


(图片来源:作者提供)


雌鼠为什么被吸引?可能是“家里有矿”


在动物世界里,可不是所有的雄性都能成功找到对象。研究者惊奇地发现,雄鼠尿液中“达辛”越多,对雌鼠的吸引就越强。而有些品系的雄鼠天生“达辛”就少,对于雌鼠的吸引就弱。不过一旦人为把“达辛”加进去,雌鼠就又会被深深吸引。这似乎暗示着,雄鼠利用“达辛”来获得雌鼠的亲睐,而雌鼠又会通过“达辛”的强度来挑选雄鼠。


(图片来源:作者提供)


那有趣的科学问题就来了,为什么雌鼠会通过“达辛”的强度来挑选雄鼠呢?“达辛”的多少是否代表着雄鼠一些特征呢?来自美国的研究者做了相关的探索。他们发现,在雄鼠群体竞争中占据优势的雄鼠尿液中的“达辛”也更多。这些相关性的结果暗示着,雄鼠的尿液中“达辛”越多,它的状态就越好,有机会占据更多的领地等资源。简而言之,家里更可能有矿!所以这可能就是雌鼠为什么偏好“达辛”更强的雄鼠尿液的原因了。在适者生存的自然界,雄鼠可以利用达辛来给自己做广告,从而获取更多的繁殖机会。


看到这里,很多读者肯定会想,人类的情况怎么样?对不起,人类的Mup基因是沉默的,自然也没有达辛,所以男生们死心吧,不要幻想着拿尿液提取“达辛”去找女神了。倒是有一款香水叫费洛蒙,不过大家省省吧,听说现代人类社会主要看脸(捂脸哭.jpg)。


参考文献:

1.Roberts, Sarah A., et al. "Darcin: a male pheromone that stimulates female memory and sexual attraction to an individual male's odour." BMC Biology8.1 (2010): 75-75.

2.Nelson, Adam C., et al. "Protein pheromone expression levels predict and respond to the formation of social dominance networks." Journal of Evolutionary Biology 28.6 (2015): 1213-1224.

3.Demir, Li., et al. "The pheromone darcin drives a circuit for innate and reinforced behaviours." Nature (2020): 1-5.

4.https://en.wikipedia.org/wiki/Major_urinary_proteins

5.Chamero, Pablo, et al. "Identification of protein pheromones that promote aggressive behaviour." Nature 450.7171 (2007): 899-902.




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